Chương 3 KĨ THUẬT AN TOÀN KHI SỬ DỤNG NGUỒN SÁNG LASER 3.1 Các chi tiết đặc biệt dùng trong kĩ thuật laser. Các nguồn laser có thể tự bị phá hủy các thấu kính tinh thể, các gương và các chi tiết quang chịu bức xạ laser có mật độ công suất cao dễ bị hỏng. Vì tuổi thọ các laser có ý nghĩa kinh tế lớn nên cần chú ý cách vận hành và bảo dưỡng.
Chương KĨ THUẬT AN TOÀN KHI SỬ DỤNG NGUỒN SÁNG LASER -An toàn thiết bị laser -An toàn người sử dụng 3.1 Các chi tiết đặc biệt dùng kĩ thuật laser Các nguồn laser tự bị phá hủy thấu kính tinh thể, gương chi tiết quang chịu xạ laser có mật độ cơng suất cao dễ bị hỏng Vì tuổi thọ laser có ý nghĩa kinh tế lớn nên cần ý cách vận hành bảo dưỡng Dạng hư hỏng thiết bị laser • Xung laser công suất cao laser gây nên hỏng hóc hoạt chất, gương chi tiết quang • Sự phá hủy vật liệu quang xảy lớn ngưỡng ,phá hủy đốt nóng làm chảy cháy bay Ví dụ: Laser CO2 với mật độ công suất lớn 108W/cm2 phá hủy tinh thể clo rua Kali làm hỏng thấu kính • Ngưỡng phá hủy phu thuộc vào chất vật liệu, khuyết tật, tạp chất trạng thái bề mặt sau gia công lần cuối Các nguyên nhân gây nên phá hỏng vật liệu: • Sự khơng đồng xung laser • Hiện tượng tự tiêu tụ sóng laser làm thay đổi chiết suất vật liệu chùm tia laser tự thu hẹp đường kính • Sự tồn phần tử hấp thụ vật liệu khuyết tật, vết xước bề mặt thấp lòng vật liệu nảy sinh tập trung sóng điện từ trường điểm -Bụi bẩn -Vết tay người • Gương laser • + Gương kim loại: dùng bạc, vàng,gốm đánh bóng… có hệ số phản xạ không lớn 90 95% thường với laser rắn, bán dẫn laser khí có bước sóng dài • + Gương điện mơi nhiều lớp: có tính chất chọn lọc hệ số phản xạ cao, bảo đảm hệ số phẩm chất buông cộng hưởng cao chịu mật độ lượng xạ lớn thời gian làm việc dài Thường dùng cho laser bước sóng ngắn Nguyên lý hoạt động dựa hiệu ứng giao thoa • Cấu tạo: Gồm nhiều lớp điện mơi có chiết suất n1 n2 xen kẽ với chiều dày quang học phần tư bước sóng xạ: n1 n2 Hình 3.1 Gương nhiều lớp điện môi Các chất liệu để chế tạo gương laser nhiều lớp: Vật liệu Chiết xuất(=0,7µ) Vùng phổ truyền qua(µm) Thơng số quan trọng gương: mật độ công suất tới hạn mà gương chịu Loại gương Số lớp Cơng suất tới hạn (MW/cm2) (µm) • Trong laser cơng suất cao ngồi lớp điện mơi người ta sử dụng dạng có chiết suất cao saphia đánh bóng mài song song Sự phản xạ hiệu ứng giao thoa xảy Hệ số phản xạ tính biểu thức: Số Hệ số phản xạ • Các bề mặt cần phải “tuyệt đối sạch”, bụi bẩn gương đầu hoạt chất, van, phản xạ có buồng cộng hưởng gây nên đốt cháy gây phá hủy bề mặt Ví dụ: Chi tiết quang laser khí CO2 chịu thử nghiệm 1000 W/cm2/ 20 Còn bụi bẩn chịu nhỏ 100W/cm2 • Với chi tiết quang có lớp phủ phản xạ truyền qua phẩn tử hấp thụ bề mặt lớp gây lên phá hủy cần làm lớp phủ Các dạng tác hại khác • Tác hại hóa: laer hố , excimer, khói hàn cắt ngộ độc khí • Cháy nổ : phản ứng hóa học, chất dễ cháy nổ • Tác dụng sóng ngắn: tia X 3.3 Các tiêu chuẩn qui định an toàn làm việc với laser theo ANSI Standard (Z136.1) u cầu khơng để tia laser có công suất lớn ngưỡng cho phép tác dụng lên da mắt với độ dài sóng thời gian tác dụng gây nên tổn thương • Các biện pháp phòng ngừa: • - Ngăn cản vật chắn • - Đảm bảo kiểm tra khống chế, loại trừ tia laser tác động lắp ráp hiệu chỉnh khơng tia laser • -Biện pháp ngăn cản chủ yếu phân xưởng với cơng nhân • -Biện pháp kiểm tra khống chế dùng thiệt bị đo kĩ sư chuyên gia lành nghề • -Phổ biến với mắt dùng kính bảo vệ đặc trưng mật độ quang bước sóng bảo vệ • -Có báo hiệu nguy hiểm • -Các cửa che an tồn • Tiêu chuẩn ANSI ( American National Standards Institut Nó khơng phải giới hạn chặt chẽ an tồn khơng an tồn mà phản ánh hồn thiện việc nghiên cứu tượng nguy hiểm Gồm lĩnh vực • Xây dựng mức cho phép cực đại xạ laser • Phân loại laser tương ứng với mức nguy hiểm • Xác định biện pháp an tồn thực tế mức • Một đặc điểm quan trọng ANSI: Phân cấp laser theo mức độ nguy hiểm khả gây tổn thương sinh học với nhãn cảnh báo xạ, hình 3.5 Nhãn cảnh báo nguồn xạ • Cấp I ( Class I): laser với mức công suất xạ không gây nên mức độ nguy hiểm biết Cấp IA : laser thiết kế riêng cho ứng dụng chiếu vào mắt người máy in, qt …có cơng suất nhỏ 4mW • Cấp IIA: laser liên tục công suất thấp vùng khả kiến Bức xạ laser cấp I nhỏ 1mW Phản ứng trước độ chói ánh sáng laser bảo vệ người Gây nên tổn thương nhìn với thời gian dài Cấp IIB: Laser có cơng suất tức thời ( với laser liên tục từ 1-5m W), mà xạ gây thương tổn nhìn trực tiếp chùm tia Đa số laser trình chiếu thuộc loại IIB • Cấp IIIA: Các laser khơng gây nên tổn thương nhìn tời gian ngắn , song gây nên tổn thương có thấu kính quang hội tụ Cấp IIIB : Gồm phần lớn nguồn laser đại có khả gây nguy hiểm nhìn trực tiếp • Cấp IV: Các laser công suất cao, liên tục 500mW, xung 10J/s phản xạ phân tán Gây tổn thương nhìn trựctiếp tán xạ, gây nên bỏng da Cần thiết phải kiểm soát dễ dàng laser cấp IV • Bảng phân loại số laser thông dụng theo ANSI Laser (m) Loại I Loại II Loại III Loại IV Lưu ý: - Các laser bảng ngưỡng xung tần số - Khi laser có tần số xung cao ngưỡng chọn phải thấp Các biện pháp an toàn ứng với chuẩn ANSI Tên gọi cấp Loại laser Biện pháp bảo hiểm I Các laser không nguy hiểm Không cần thiết II Các laser cơng suất nhỏ vùng nhìn thấy Theo dẫn in laser III Laser cơng suất trung bình 11 biện pháp: Bảo vệ mắt, làm việc buồng đặc biệt, hạn chế đường tia, dẫn cụ thể học thao tác IIIa Các laser liên tục